A respiração pode modular mensuravelmente as respostas neurais em todo o cérebro

Fonte: Penn State  publicado em Neuroscience dia12 de novembro de 2022 O estudo revela uma ligação potencial entre a respiração e as mudanças na atividade neural em modelos animais. Os praticantes de saúde mental e os gurus da meditação há muito atribuem à respiração intencional a capacidade de induzir a calma interior, mas os cientistas não entendem completamente como o cérebro está envolvido no processo. Usando ressonância magnética funcional (fMRI) e eletrofisiologia, pesquisadores do Penn State College of Engineering identificaram uma ligação potencial entre a respiração e as mudanças na atividade neural em ratos. Seus resultados foram disponibilizados online antes da publicação no  eLife . Os pesquisadores usaram técnicas multimodais simultâneas para eliminar o ruído normalmente associado às imagens cerebrais e identificar onde a respiração regulava a atividade neural. “Existem cerca de um milhão de artigos publicados sobre fMRI – uma técnica de imagem não invasiva que permite aos pesquisadores examinar a atividade cerebral em tempo real”, disse Nanyin Zhang, diretor fundador do Penn State Center for Neurotechnology in Mental Health Research e professor de biomedicina. Engenharia.  “Pesquisadores de imagens costumavam acreditar que a respiração é um artefato fisiológico não neural, como um batimento cardíaco ou movimento corporal, em imagens de fMRI. Nosso artigo apresenta a ideia de que a respiração tem um componente neural: afeta o sinal fMRI modulando a atividade neural”. Ao escanear as ondas cerebrais de roedores em estado de repouso sob anestesia usando fMRI, os pesquisadores revelaram uma rede de regiões cerebrais envolvidas na respiração. “Respirar é uma necessidade comum a quase todos os animais vivos”, disse Zhang. “Sabemos que a respiração é controlada por uma região do tronco cerebral. Mas não tínhamos uma visão completa de como outras regiões do cérebro são afetadas pela respiração”. Em conjunto com fMRI, os pesquisadores usaram eletrofisiologia neuronal, que mede propriedades elétricas e sinais no sistema nervoso, para vincular a respiração com a atividade neural no córtex cingulado – uma região cerebral no centro do hemisfério cerebral associada à resposta e regulação emocional. O uso simultâneo de fMRI e eletrofisiologia permitiu que os pesquisadores identificassem alterações de sinal de fMRI não relacionadas a neurais durante a coleta de dados, como movimento e exalações de dióxido de carbono. As descobertas fornecem informações sobre como a atividade neural e os sinais de fMRI estão ligados no estado de repouso, disse Zhang, o que pode informar futuras pesquisas de imagem sobre a compreensão de como os sinais neurovasculares mudam durante o repouso. Ao escanear as ondas cerebrais de roedores em estado de repouso sob anestesia usando fMRI, os pesquisadores revelaram uma rede de regiões cerebrais envolvidas na respiração. A imagem é de domínio público “Conforme os animais respiravam, medimos como sua atividade cerebral flutuava com o ritmo respiratório”, disse Zhang. “Quando estendida aos humanos, essa abordagem pode fornecer insights mecanísticos sobre como o controle da respiração comum às práticas de meditação pode ajudar a reduzir o estresse e a ansiedade”. A correlação entre a atividade neural no córtex cingulado e o ritmo respiratório pode indicar que os ritmos respiratórios podem afetar o estado emocional, de acordo com Zhang. “Quando estamos ansiosos, muitas vezes nossa respiração acelera”, disse Zhang. “Em resposta, às vezes respiramos fundo. Ou quando estamos nos concentrando, tendemos a prender a respiração. Esses são sinais de que a respiração pode afetar nossa função cerebral. A respiração nos permite controlar nossas emoções, por exemplo, quando precisamos alterar nossa função cerebral. Nossas descobertas apóiam essa ideia”. Estudos futuros podem se concentrar em observar o cérebro em seres humanos enquanto meditam para analisar a conexão mais direta entre a respiração lenta e intencional e a atividade neural, de acordo com Zhang. “Nossa compreensão do que está acontecendo no cérebro ainda é superficial”, disse Zhang. “Se os pesquisadores replicarem o estudo em humanos usando as mesmas técnicas, eles poderão explicar como a meditação modula a atividade neural no cérebro.” Sobre esta notícia de pesquisa em neurociência Autor: Mariah Chuprinski Fonte: Penn State Contato: Mariah Chuprinski – Penn State Imagem: A imagem é de domínio público Pesquisa Original: Acesso aberto. Abstrato Base neural de uma rede fMRI em estado de repouso associada à respiração A respiração pode induzir movimento e flutuação de CO 2  durante varreduras de fMRI em estado de repouso (rsfMRI), o que levará a artefatos não neurais no sinal de rsfMRI. Nesse ínterim, como um processo fisiológico crucial, a respiração pode direcionar diretamente a alteração da atividade neural no cérebro e, assim, modular o sinal rsfMRI. No entanto, esse potencial componente neural na relação respiração-fMRI é amplamente inexplorado. Para elucidar esta questão, registramos simultaneamente os sinais de eletrofisiologia, rsfMRI e respiração em ratos. Nossos dados mostram que a respiração está de fato associada a mudanças na atividade neural, evidenciadas por uma relação de bloqueio de fase entre as variações lentas da respiração e a potência da banda gama do sinal eletrofisiológico registrado no córtex cingulado anterior. Curiosamente, as variações de respiração lenta também estão ligadas a uma rede rsfMRI característica, que é mediada pela atividade neural da banda gama. Além disso, essa rede cerebral relacionada à respiração desaparece quando a atividade neural em todo o cérebro é silenciada em um estado isoelétrico, enquanto a respiração é mantida, confirmando ainda mais o papel necessário da atividade neural nessa rede. Em conjunto, este estudo identifica uma rede cerebral relacionada à respiração sustentada pela atividade neural, que representa um novo componente na relação respiração-rsfMRI que é diferente dos artefatos rsfMRI relacionados à respiração. Ele abre um novo caminho para investigar as interações entre respiração, atividade neural e redes cerebrais em estado de repouso em condições saudáveis ​​e doentes. —- English version Breathing May Measurably Modulate Neural Responses Across Brain Summary: Study reveals a potential link between respiration and neural activity changes in animal models. Source: Penn State Mental health practitioners and meditation gurus have long credited intentional breathing with the ability to induce inner calm, but scientists do not fully understand how the brain is involved in the process. Using functional magnetic resonance imaging

Como a respiração molda nosso cérebro

Fonte: Neuroscience 8 de novembro de 2022 Resumo: Respirar não é apenas essencial para nos manter vivos, mas também afeta nossas emoções, atenção e como nosso cérebro processa o mundo ao nosso redor. Fonte: Universidade de Aarhus “Inspire… expire…” Ou: “respire fundo e conte até dez”. O efeito calmante da respiração em situações estressantes é um conceito que a maioria de nós já conhece. Agora, o professor Micah Allen, do Departamento de Medicina Clínica da Universidade de Aarhus, deu um passo mais perto de entender como o próprio ato de respirar molda nosso cérebro. Os pesquisadores sintetizaram resultados de mais de uma dúzia de estudos com imagens do cérebro de roedores, macacos e humanos e os usaram para propor um novo modelo computacional que explica como nossa respiração influencia as expectativas do cérebro. “O que descobrimos é que, em muitos tipos diferentes de tarefas e animais, os ritmos cerebrais estão intimamente ligados ao ritmo da nossa respiração. Somos mais sensíveis ao mundo exterior quando inspiramos, enquanto o cérebro sintoniza mais quando expiramos. Isso também se alinha com a forma como alguns esportes radicais usam a respiração, por exemplo, atiradores profissionais são treinados para puxar o gatilho no final da expiração”, explica o professor Micah Allen. O estudo sugere que a respiração é mais do que apenas algo que fazemos para nos mantermos vivos, explica Micah Allen. “Isso sugere que o cérebro e a respiração estão intimamente interligados de uma maneira que vai muito além da sobrevivência, para realmente impactar nossas emoções, nossa atenção e como processamos o mundo exterior. Nosso modelo sugere que existe um mecanismo comum no cérebro que liga o ritmo da respiração a esses eventos” A respiração pode afetar nossa saúde mental Compreender como a respiração molda nosso cérebro e, por extensão, nosso humor, pensamentos e comportamentos, é um objetivo importante para prevenir e tratar melhor as doenças mentais. “A dificuldade em respirar está associada a um aumento muito grande no risco de transtornos de humor, como ansiedade e depressão. Sabemos que a respiração, as doenças respiratórias e os distúrbios psiquiátricos estão intimamente ligados. “Nosso estudo levanta a possibilidade de que os próximos tratamentos para esses distúrbios possam ser encontrados no desenvolvimento de novas maneiras de realinhar os ritmos do cérebro e do corpo, em vez de tratá-los isoladamente”, explica Micah Allen. Compreender como a respiração molda nosso cérebro e, por extensão, nosso humor, pensamentos e comportamentos, é um objetivo importante para prevenir e tratar melhor as doenças mentais. A imagem é de domínio público Estabilizar nossa mente através da respiração é uma tática bem conhecida e usada em muitas tradições, como ioga e meditação. O novo estudo lança luz sobre como o cérebro torna isso possível. Isso sugere que existem três vias no cérebro que controlam essa interação entre a respiração e a atividade cerebral. Também sugere que nosso padrão de respiração torna o cérebro mais “excitável”, o que significa que os neurônios são mais propensos a disparar durante certos momentos da respiração. Novas pesquisas estão por vir O novo estudo dá aos pesquisadores um novo alvo para estudos futuros em, por exemplo, pessoas com distúrbios respiratórios ou de humor, e Micah Allen e seu grupo já iniciaram novos projetos com base no estudo. “Temos uma variedade de projetos em andamento que estão desenvolvendo e testando várias partes do modelo que propusemos. Doutorado. O estudante Malthe Brændholt está realizando estudos inovadores de imagens cerebrais em humanos, para tentar entender como diferentes tipos de percepção emocional e visual são influenciados pela respiração no cérebro”, diz Micah Allen. A equipe também está colaborando com a equipe de Pneumologia do Hospital Universitário de Aarhus, onde ferramentas desenvolvidas em laboratório são usadas para entender se uma pessoa que sofre de Covid-19 pode ter interrupções no alinhamento cérebro-respiração. E há mais projetos chegando, diz Micah Allen. “Vamos usar uma combinação de neuroimagem humana e animal para entender melhor como a respiração influencia o cérebro, e também explorar como diferentes drogas influenciam a interação cérebro-respiratória. Também gostaríamos de algum dia estudar como fatores de estilo de vida, como estresse, sono e até coisas como natação no inverno, influenciam a interação respiração-cérebro. Estamos muito animados para continuar esta pesquisa”, diz Micah Allen. Sobre esta notícia de pesquisa sobre respiração e neurociência Autor: Jakob Christensen Fonte: Aarhus University Contato: Jakob Christensen – Aarhus University Imagem: A imagem é de domínio público Pesquisa Original: Acesso fechado. “ Ritmos respiratórios da mente preditiva ” por Micah Allen et al. Revisão psicológica Abstrato Ritmos respiratórios da mente preditiva Os ritmos respiratórios sustentam a vida biológica, governando a troca homeostática de oxigênio e dióxido de carbono. Até recentemente, no entanto, a influência da respiração no cérebro era amplamente ignorada. No entanto, novas evidências demonstram que o ato de respirar exerce uma influência substantiva e rítmica na percepção, emoção e cognição, em grande parte por meio da modulação direta de oscilações neurais. Aqui, sintetizamos essas descobertas para motivar um novo modelo de codificação preditivo de acoplamento cerebral respiratório, no qual a respiração modula ritmicamente o ganho neural local e global, para otimizar o processamento cognitivo e afetivo. Nosso modelo explica ainda mais como os ritmos respiratórios interagem com a topologia do conectoma funcional e destacamos as principais implicações para a psiquiatria computacional de inferências respiratórias e interoceptivas desordenadas. —- Em inglês How Breathing Shapes Our Brain November 8, 2022 Summary: Breathing isn’t only essential to keep us alive, it also impacts our emotions, attention, and how our brains process the world around us. Source: Aarhus University “Breathe in… Breathe out…” Or: “take a deep breath and count to ten.” The calming effect of breathing in stressful situations, is a concept most of us have met before. Now Professor Micah Allen from the Department of Clinical Medicine at Aarhus University has come a step closer to understanding how the very act of breathing shapes our brain. The researchers synthesized results from more than a dozen studies with rodent, monkey, and human brain imaging, and used it to propose a

Respiração focada no coração e percepções de sobrecarga em cuidadores de Alzheimer

Respiração focada no coração e percepções de sobrecarga em cuidadores de Alzheimer Fonte: Science Direct Cuidadores informais de pacientes com doença de Alzheimer(AD) muitas vezes experimentam alto estresse e redução do bem-estar e qualidade de vida. A técnica Heart Lock-In® da HeartMath demonstrou reduzir o estresse. Em um estudo piloto controlado randomizado entre dez cuidadores informais de DA, examinamos um protocolo de respiração com foco no coração (n = 5) de duas semanas e dez minutos por dia, entregue pela Internet (n = 5) em comparação com o controle da lista de espera (n = 5). Os participantes completaram autoavaliações pré e pós da percepção de sobrecarga do cuidador, estresse, qualidade de vida, ansiedade, autocompaixão e variabilidade da frequência cardíaca (VFC). A qualidade de vida melhorou significativamente no grupo controle em comparação com a intervenção, enquanto a autocompaixão e a VFC tenderam para a direção esperada. A sobrecarga e a ansiedade do cuidador pioraram na intervenção versus controle da lista de espera, sugerindo a percepção de estresse adicional relacionado à nova tarefa diária necessária. Introdução Nos Estados Unidos, existem mais de 16 milhões de cuidadores informais para pessoas com doença de Alzheimer. 1 A doença de Alzheimer (DA), a causa mais comum de demência em idosos, é um distúrbio cerebral progressivo e irreversível que afeta 5,6 milhões de americanos. 2 Essa forma de demência é caracterizada pela formação de placas e perda de conectividade das células nervosas, o que leva a déficits de memória e cognitivos que pioram com o tempo. 1A gravidade dos comprometimentos cognitivos torna necessário que o paciente com DA em estágio intermediário a terminal tenha supervisão e assistência 24 horas por dia. Devido a razões culturais, religiosas ou financeiras, uma família ou indivíduo pode optar por não receber um ente querido com DA, assumindo o papel de cuidador informal. Os cuidadores informais são muitas vezes cônjuges, parentes, parceiros ou amigos que vivem e não remunerados que ajudam nas atividades de vida diária (AVD) de um ente querido. 1 Em decorrência dos muitos aspectos envolvidos no cuidado de uma pessoa com DA, muitos cuidadores informais vivenciam a “sobrecarga do cuidador”. A sobrecarga do cuidador é definida como a “resposta multidimensional a estressores fisiológicos, emocionais, sociais e financeiros associados à experiência de cuidar”. 3 As exigentes responsabilidades físicas, emocionais e financeiras de cuidar de uma pessoa com DA podem ser prejudiciais à saúde do cuidador. Muitos cuidadores de DA relatam altos níveis de estresse e ansiedade, baixa qualidade de vida, aumento do risco de doenças crônicas, depressão maior e morte prematura. 4A má saúde do cuidador com DA é importante para reconhecer e corrigir não apenas para o bem-estar do cuidador, mas também porque pode comprometer sua capacidade de prestar cuidados de qualidade adequados ao paciente com DA. 4 Além disso, os cuidadores com sobrecarga significativa e problemas de saúde são mais propensos a procurar cuidados domiciliares para seus entes queridos. 5 Muitos fatores demonstraram afetar o nível percebido de sobrecarga do cuidador. Muitas vezes, a sobrecarga é percebida como maior quando o paciente com DA tem um nível mais baixo de função cognitiva e, portanto, requer mais horas de cuidados. 6 Por exemplo, um paciente com DA grave exigiria cuidados 24 horas por dia devido à incapacidade de se comunicar, controlar o movimento e orientar-se ao seu redor. 1 Além disso, pacientes com DA em estágio avançado podem apresentar sintomas neuropsiquiátricos aumentados, como agitação ou irritabilidade, o que pode potencializar a ocorrência de comportamento abusivo do cuidador em relação ao paciente. 7 A respiração focada no coração, uma prática introduzida pelo HeartMath Institute®, é uma técnica de autorregulação que envolve a respiração lenta e profunda, enquanto o foco é direcionado para a área do peito e auto-induzindo emoções e pensamentos positivos. 8 Essa prática ensina um indivíduo a reprogramar e alterar sua experiência emocional ao longo do tempo, modificando sua atenção para vincular sua respiração a emoções rejuvenescedoras (como sentimentos de amor, gratidão e apreciação 9 ), o que pode permitir uma mentalidade mais otimista quando enfrentando situações difíceis. 10A respiração com foco no coração tem um impacto no sistema nervoso autônomo, evidenciado por uma mudança em direção aos ritmos de variabilidade da frequência cardíaca associados à diminuição do estresse, aumento da resiliência e diminuição da pressão arterial. 10 , 11 Os protocolos do HeartMath Institute® para respiração com foco no coração, juntamente com a regulação do estado emocional, permitem que os indivíduos alterem esses ritmos cardíacos a curto e longo prazo. 9 Simplificando, alterar os estados perceptivos e emocionais de um indivíduo com técnicas de respiração focadas no coração pode impactar positivamente a fisiologia do coração. A variabilidade da frequência cardíaca (VFC) mede a mudança nos intervalos de tempo entre os batimentos cardíacos. 12 Em vez de bater de forma constante como um metrônomo, idealmente, o coração mostra flutuações nos intervalos de tempo entre as batidas. Essa variabilidade representa um coração funcional mais adaptável e flexível que pode se adaptar a vários níveis de estresse e geralmente é preditivo de saúde geral e longevidade. 13 Considera-se que a VFC representa o equilíbrio nos ramos simpáticos e parassimpáticos do sistema nervoso autônomo (SNA) do corpo e pode melhorar em resposta a intervenções que reduzem o estresse, especialmente se o estresse crônico começou a afetar a VFC 14 Os parâmetros de VFC conhecidos por estarem relacionados ao estresse e ao grau de regulação emocional incluem rMSSD (um cálculo da raiz quadrada média de diferenças sucessivas entre batimentos cardíacos normais que define a quantidade de variação nos intervalos entre batimentos 13 ) e parâmetros de domínio de potência de alta e baixa frequência ( indicando ritmos das alterações do intervalo de batimentos cardíacos derivadas da análise espectral de potência). A medida de rMSSD pode ser afetada por fatores internos e externos, incluindo idade, patologia fisiológica e/ou psicológica, hormônios, atividade física, consumo de drogas/álcool e estresse. 15 Aumentos nos padrões de baixa frequência (BF) e alta frequência (HF) têm sido rotineiramente associados ao equilíbrio do SNA 16 , 17em

Cheirando o poder do olfato do cérebro

Fonte: Neuroscience Resumo: No sistema olfativo, as células em tufo são melhores em reconhecer cheiros do que as células mitrais. As células em tufos são um dos dois circuitos neurais paralelos que ajudam o cérebro a processar diferentes características de odor. As descobertas lançam luz sobre como o cérebro recebe informações sensoriais que influenciam o comportamento e a emoção. Fonte: CSHL Desde sua descoberta, há mais de 100 anos, os neurônios chamados células em tufo, no bulbo olfativo do cérebro, têm sido difíceis de estudar. A proximidade entre as células em tufos e outros neurônios chamados células mitrais restringiu a capacidade dos pesquisadores de dissecar a atividade de cada neurônio individual. No entanto, aproveitando marcadores genéticos fluorescentes e novas tecnologias de imagem óptica, os neurocientistas do Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) conseguiram comparar a atividade dos neurônios. As imagens na coluna da esquerda mostram células mitrais (superior) e células em tufos (inferior) no bulbo olfativo do camundongo. As ilustrações na coluna da direita mostram como cada tipo de circuito de neurônio está organizado no bulbo olfativo. Crédito: CSHL, 2022 O professor associado da CSHL Florin Albeanu e o professor assistente Arkarup Banerjee descobriram que as células em tufos são melhores em reconhecer cheiros do que as células mitrais. Eles descobriram que as células em tufos são essenciais para um dos dois circuitos neurais paralelos que ajudam o cérebro a processar diferentes características de odor. As descobertas ajudam a explicar como o cérebro recebe informações sensoriais que influenciam o comportamento e as emoções. Os pesquisadores expuseram camundongos a vários odores, de hortelã fresca a bananas doces, em diferentes concentrações. Eles rastrearam simultaneamente a atividade neural dos dois tipos de células e descobriram que as células em tufos superavam as células mitrais. Eles eram mais rápidos e melhores em distinguir cheiros. Eles também capturaram uma gama mais ampla de concentrações. Embora isso tenha iluminado um novo papel para as células em tufo, também levou a uma nova pergunta sem resposta: “Se as células em tufo são realmente melhores no reconhecimento de odores, qual é a função das células mitrais?” disse Albanu. Albeanu e Banerjee acham que as células mitrais aumentam odores importantes. Eles fazem parte de um ciclo de feedback neural que pode ajudar um animal a priorizar, por exemplo, o cheiro de comida ou um predador. Em contraste, as células em tufos fazem parte de um segundo ciclo de feedback que ajuda a processar a intensidade e a identidade do cheiro. Isso pode orientar os animais a localizar odores no ambiente. Banerjee explica: “Se você não pode dizer se é alta [intensidade] versus baixa [intensidade], então você não pode rastrear um odor. Não há como saber se você está realmente se aproximando da fonte do odor se não conseguir perceber a diferença.” Os dois circuitos neurais oferecem novas explicações sobre como o cérebro processa informações sensoriais. No futuro, as novas ferramentas de imagem genética e óptica usadas pela equipe do CSHL, que inclui o pós-doutorando Honggoo Chae e a estudante de pós-graduação Marie Dussauze, podem descobrir neurônios mais subvalorizados envolvidos no processamento sensorial. Sobre esta notícia de pesquisa olfativa Autor: Assessoria de Imprensa Fonte: CSHL Contato: Assessoria de Imprensa – CSHL Imagem: A imagem é creditada à CSHL Pesquisa Original: Acesso fechado. “ Loops funcionais de longo alcance no sistema olfativo do rato e seus papéis na computação da identidade do odor ” por Honggoo Chae et al. Neurônio Resumo Elucidar os circuitos neurais que suportam a identificação de odores continua sendo um desafio em aberto. Aqui, analisamos a contribuição dos dois tipos de células de saída do bulbo olfativo do camundongo (células mitral e em tufos) para decodificar a identidade e a concentração do odor e sua dependência do feedback de cima para baixo de seus respectivos alvos corticais principais: córtex piriforme versus núcleo olfativo anterior . Descobrimos que as células em tufo superam substancialmente as células mitrais na decodificação da identidade e da intensidade do odor. O feedback cortical regula seletivamente a atividade de seu tipo de célula de projeção de bulbo dominante e implementa diferentes cálculos. A retroalimentação piriforme reestrutura especificamente as respostas mitrais, enquanto a retroalimentação do núcleo olfativo anterior controla preferencialmente o ganho de representações tufadas sem alterar sua afinação olfativa. Nossos resultados identificam alças funcionais distintas envolvendo as células mitrais e em tufos e seus alvos corticais. Sugerimos que, além da via mitral-piriforme canônica, as células em tufos e suas regiões-alvo estão posicionadas idealmente para calcular a identidade do odor. —- em inglês Sniffing Out the Brain’s Smelling Power FeaturedNeuroscience·September 30, 2022 Summary: In the olfactory system, tufted cells are better at recognizing smells than mitral cells. Tufted cells are one of two parallel neural circuit loops that help the brain process different odor features. The findings shed light on how the brain takes in sensory information that influences behavior and emotion. Source: CSHL Since their discovery over 100 years ago, neurons called tufted cells, in the brain’s olfactory bulb, have been difficult to study. The close proximity between tufted cells and other neurons called mitral cells has restricted researchers’ ability to dissect each individual neuron’s activity. However, by leveraging fluorescent genetic markers and new optical imaging technologies, Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) neuroscientists have been able to compare the neurons’ activity. Their research is published in Neuron. CSHL Associate Professor Florin Albeanu and Assistant Professor Arkarup Banerjee discovered that tufted cells are better at recognizing smells than mitral cells. They’ve found that tufted cells are essential to one of two parallel neural circuit loops that help the brain process different odor features. The findings help explain how the brain takes in sensory information that influences behavior and emotions. The researchers exposed mice to various odors, from fresh mint to sweet bananas, at different concentrations. They simultaneously tracked the neural activity of the two cell types and found that tufted cells outperformed mitral cells. They were faster and better at distinguishing smells. They also captured a wider range of concentrations. While this illuminated a